由于土的侧向位移导致桩基的折断.doc

由于土的侧向位移导致桩基的折断Bengt H. Fellenius, Bengt Johansson下面参考文献来自B.Broms(B.布朗姆斯)关于柔性结构（如单桩和群桩）的稳定性研究报告（发表于“国家建筑杂志”上，见图7.2所示）。它是讲述在软土地基中采用桩基础，由于室外超载对桩基础的影响。10年（1962年）前，在瑞典Stockholm附近的Hudding镇，有一栋2层高的房屋，它的基础为桩基础。桩长约20m，桩基穿过未固结的软土层，桩的截面尺寸为250250mm2，为钢筋混凝土预制桩。桩身纵向主筋为4条直径为12mm的钢筋。根据工作经验，该地区的软土层厚达20m，且由高塑性的泥炭组成，不排水抗剪强度约为1t/（10kpa）且含水量变化相当大；图1为该建筑场地的一个典型地质剖面图。当使用瑞典法液限仪测得的含水量推算的抗剪强度，抗剪强度是会有所降低的，当液限大于80时，抗剪强度需乘一个折减系数加以修正。折减系数的取值关系如表1。表1.根据液限值确定的不排水抗剪强度折减系数（液限测定是由Swedish fall cone test, karlesson,1961）液限（%） 折减系数180 0.5一种粗略的计算下卧层粘土所能承受的填土层的极限高度为：式中=12kPa，折减系数取0.7，是根据不排水条件用swedish法测得的。2.5m的填土（上履土层）高度是一个什么概念呢？它是下卧土层（粘土）承受4.5t/（45kPa）的土层压力。图2表示填土超载引起支承房屋桩基损坏的效果图。填土荷载连续不断地增加，作用在原来的地面上，使到地下水位降低许多，引起地面沉降。桩的承台底板设置在距原始地面约2.0m处（即埋深d=2.0m）。房屋四周的泥炭土不断地被挖走，代替它的是回填砂（土），另外，填砂高度比原来地面高度还高出1.0m,即室外地面填砂后地坪标高抬高了1.0m。考虑到卸除泥炭土这部份荷载，这些填土造成房子侧面土层的垂直压力增加了2.6t/(即26kPa)，由于挖基础土方时，房子下部土层的卸载达1.0t/(10kPa)，这样土的初始应力就达到36kPa。由于填砂超载及地下水位下降约1.0m，作用在地面上，所以地面产生沉降。由于室外不断地填砂，所以沉降不断地增加，作用在下卧粘土层的应力又增加了20kPa，这样，作用在下层地基土的部应力增加到56kPa，当然，沉降也增加了。今天（即1972年），总的沉降量大约在1.02.0m范围。根据式（1），下卧土层所能承受的压力约为45kPa，填土超载引起56kPa作用在地基土上已经超过了它的承载能力。故产生了如图2所示的破坏形式。4年前（即1968年）房屋已出现裂缝和沉降（不均沉降），起初认为原来桩基设计承载力计算有误导致房子桩基沉降增加得这么厉害；因此用了一些Mega-pile（一种托换桩）来对基础进行托换加固。然而，托换加固后并没有阻止沉降的继续增加。图3显示了某一承台底下的Mega-pile，沉降和倾斜非常明显。为了详细调查沉降与倾斜的原因，一些承台的底板被凿开，并且用大的钢套护筒支护对一些问题桩进行开挖，以便就地研究桩基的问题。图4是一张朝房屋方向折断的桩基照片。通过开挖暴露该桩，发现在距桩顶（承台底板）约4.0m处折断。图5为指示弯曲变形的模式：在土的水平推力作用下，桩弯向房屋的一侧，在受弯的过程中，由于桩身的抗弯强度不足以抵抗土的水平推力，使桩折断。折断后，由于断桩上部的桩身强度不足以支承台台传来的竖向荷重，使到主筋也压屈弯断。该工程的最后修补方案：移去室外地坪的部份填砂，用钢甲板修复底层地面（板），并且用细长的钢管支撑好，然后再用Mega-pile进行托换。翻译:敖成友 校对:林国宏(译自www.Felleni